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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 당근에 있어서 유용한 육성재료를 순계화하기 위한 가능성을 찾기 위하여 약배양을 수행하였으며 약으로부터 캘러스 형성과 식물체 분화 및 순화체계를 확립하고자 하였다.
- 본 연구는 당근에 있어서 유용한 육성재료를 순계화하기 위한 가능성을 찾기 위하여 약배양을 수행하였다. 캘러스를 유도하기 위하여 여러 계통의 약을 1.
제안 방법
- 2,4-D 1.0 mg/L와 BAP 0.2 mg/L가 첨가된 B5 고체배지(A2)에 검은잎 마름병에 비교적 강하면서 carotenoids 함량이 높은 5280B 11계통, 다수성이며 품질이 우수한 5YQ2계통, 5280B와 품질계의 교잡후대 14계통, 5280B와 다수계의 교잡 후대 5계통 등 32계통으로부터 각 계통 당 80개의 약을 절취 하여 치상, 캘러스 형성을 유도하였다. 그 후 형성된 캘러스로 부터 배발생 및 식물체를 분화시키기 위하여 기본 B5 배지에 식물생장 조절물질이 첨가하지 않은 배지(식물체 분화배지)를 이용하였다 (Table 3).
- 2 mg/L가 첨가된 B5 고체배지(A2)에 검은잎 마름병에 비교적 강하면서 carotenoids 함량이 높은 5280B 11계통, 다수성이며 품질이 우수한 5YQ2계통, 5280B와 품질계의 교잡후대 14계통, 5280B와 다수계의 교잡 후대 5계통 등 32계통으로부터 각 계통 당 80개의 약을 절취 하여 치상, 캘러스 형성을 유도하였다. 그 후 형성된 캘러스로 부터 배발생 및 식물체를 분화시키기 위하여 기본 B5 배지에 식물생장 조절물질이 첨가하지 않은 배지(식물체 분화배지)를 이용하였다 (Table 3). 치상한 32계통 모두에서 캘러스가 형성 되었으며 상당한 계통에서 식물체로 분화하였다.
- 기내에서 발근된 당근의 유식물체를 퍼얼라이트, 피트모스 그리고 질석을 단용 또는 1 : 1 : 1의 비율로 혼합한 10.5 X10.5x9.0cm 크기의 반투명 플라스틱 용기에 식재한 후 온도 25±2℃, 광 1,000Lux 하에서의 16시간, 암상태 8시간의 광주기로 조절된 배양실에서 순화하였다. 순화기간에 따라 포장에 식재하였으며 2주 후에 유식물체의 생존율을 조사하였다.
- 이는 배발생시 캘러스의 내생 옥신이 충분하여 외생의 옥신 처리가 불필요한 것에서 찾아볼 수 있지 않나 사료된다. 낮은 농도의 BAP 또는 NAA가 식물체 분화에 영향을 미치지만 식물체 분화에 식물생장 조절물질이 전혀 첨가되지 않은 배지가 효과적이라 여겨 다음 실험을 수행하였다.
- 본 실험에서는 당근의 약으로부터 배형성 과정을 통하여 상당한 수의 무성배를 생산하였다 (Figure 1). 약을 치상한 후 약 60일이 경과되어 약 3~5 mm 크기의 캘러스가 유도되었다.
- 약의 발육단계를 균일화하기 위하여 1% acetocarmine에 염색하여 anther squash법으로 화분의 발육단계를 조사하였다. 성숙 화분 단계에 있는 개화하기 전 꽃봉우리 상태의 복산 형화서를 채취하여 흐르는 물에 깨끗이 세척한 다음 소화산을 따서 2%의 sodium hypochlorite 용액에 15분간 표면 살균한 다음 멸균수로 3회 충분히 세척한 후 해부현미경 하에서 약을 절취하여 배양재료로 사용하였다.
- 0cm 크기의 반투명 플라스틱 용기에 식재한 후 온도 25±2℃, 광 1,000Lux 하에서의 16시간, 암상태 8시간의 광주기로 조절된 배양실에서 순화하였다. 순화기간에 따라 포장에 식재하였으며 2주 후에 유식물체의 생존율을 조사하였다.
- 약의 발육단계를 균일화하기 위하여 1% acetocarmine에 염색하여 anther squash법으로 화분의 발육단계를 조사하였다. 성숙 화분 단계에 있는 개화하기 전 꽃봉우리 상태의 복산 형화서를 채취하여 흐르는 물에 깨끗이 세척한 다음 소화산을 따서 2%의 sodium hypochlorite 용액에 15분간 표면 살균한 다음 멸균수로 3회 충분히 세척한 후 해부현미경 하에서 약을 절취하여 배양재료로 사용하였다.
- 2기압에서 15분간 살균하였다. 직경 5.5 cm의 멸균된 일회용 플라스틱 petri-dish에 분주한 다음 petri- dish 당 16개의 약을 치상하였고 5반복으로 하였다. 캘러스 유도후, 약 두달 간 계대배양을 하였으며 식물체를 분화시키기 위하여 B5기본배지에 BAP< 0-2.
- 5 cm의 멸균된 일회용 플라스틱 petri-dish에 분주한 다음 petri- dish 당 16개의 약을 치상하였고 5반복으로 하였다. 캘러스 유도후, 약 두달 간 계대배양을 하였으며 식물체를 분화시키기 위하여 B5기본배지에 BAP< 0-2.0 mg/L, NAA 0-2.0 mg/L수준으로 혼용 그리고 식물생장 조절물질이 첨가되지 않은 반 고체배지를 사용하였다.
- 6으로 하였다. 캘러스를 유도하기 위해서 2, 4-D와 NAA를 각각 1.0, 2.0 mg/L로 혼합한 배지에 benzylaminopurine (BAP) 0.2 mg/L를 첨가 (Al 배지 : 2 mg/L 2, 4-D+ 0.2 mg/L BAP, A2 배지 : 1 mg/L 2, 4-D+ 0.2 mg/L BAP, A3 배지 : 2 mg/L NAA+ 0.2 mg/L BAP, A4 배지 : 1 mg/L NAA+ 0.2 mg/L BAP)하여 120℃, 1.2기압에서 15분간 살균하였다. 직경 5.
대상 데이터
- 당근 약배양 재료는 본 대학 모본 포장에서 월동한 우수계통을 분양받아 별도로 설치된 하우스 내에서 정식 관리하면서 계속적으로 본 실험의 공시재료로 이용하였다. 당근 약으로부터 캘러스 유도에 적합한 배지를 선정하기 위하여 기본 B5배지로 2, 4-D와 NAA의 농도를 달리한 4종류의 배지에 다 수성이고 추대가 빠른 계통(45205~45448)과 품질이 우수하고 추대가 높은 계통(45477, 45456, 45490) 등 11 계통의 약을 치상한 결과는 table 1과 같다.
- 본 대학에서 매년 육성하고 있는 당근의 우수한 계통, 즉 흑전5촌과 신흑전5촌의 분리계인 다수성이고 추대가 빠른 계통 (45205-45448), 난테스 품종의 후대로 품질이 우수하고 추대가 늦은 계통(45477, 45456, 45490) 그리고 검은잎 마름병에 비교적 강하면서 carotenoids 함량이 높은 5280B 11계통, 다수성이며 품질이 우수한 5YQ 2계통, 5280B와 품질계의 교잡후대 14계통, 5280B와 다수계의 교잡후대 5계통 등 32계통을 선발하여 포장에 정식, 관리해오면서 본 실험의 약배양 재료로 이용하였다.
- 치상한 32계통 모두에서 캘러스가 형성 되었으며 상당한 계통에서 식물체로 분화하였다. 총 형성된 캘러스는 332개이며 분화된 식물체의 수는 870개체였다. 캘러스의 형성과 식물체 분화에 있어서 각 계통 간에는 상당한 차이가 있었다.
성능/효과
- 당근 약으로부터 캘러스 유도에 적합한 배지를 선정하기 위하여 기본 B5배지로 2, 4-D와 NAA의 농도를 달리한 4종류의 배지에 다 수성이고 추대가 빠른 계통(45205~45448)과 품질이 우수하고 추대가 높은 계통(45477, 45456, 45490) 등 11 계통의 약을 치상한 결과는 table 1과 같다. 2, 4-D 1.0 mg/L가 함유된 A2 배지는 다른 배지보다 월등히 높은 캘러스 형성율을 보였으며 높은 농도의 2, 4-D보다는 낮은 농도의 2, 4-D가 캘러스 유도를 촉진시키는 것으로 나타났다. 비록 일부 계통 중에 2,4-D 2.
- 0mg/L2, 4-D와 NAA가 첨가된 B5 반고체배지에서 배양하였다. 2, 4-D가 함유된 배지가 NAA가 함유된 배지보다 캘러스 형성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히 계통 45477의 경우 1.
- 두 달 정도 배양하면 충분히 캘러스를 유기할 수 있었다. BAP 또는 NAA 농도가 낮아질수록 식물체 생산에 효과적이라는 것을 알 수가 있었으며 식물생장 조절물질이 전혀 첨가되지 않은 배지에서 캘러스를 배양하는 것이 기내에서 식물체 생산에 이상적이었다. 노랗고 부드러운 조직을 보이는 캘러스에서 식물체 분화율이 높게 나타났으며 약배양에 대한 반응은 계통간에 뚜렷한 차이를 보였다.
- 캘러스로부터 식물체 재분화에 적합한 배지를 선정하기 위하여 캘러스 형성률이 높은 66051-6 계통을 취하여 여러가지 농도의 BAP와 NAA가 혼합 첨가된 반고체배지를 이용하여 수행한 결과는 table 2와 같다. BAP의 농도가 높은 배지에서의 NAA는 식물체 분화에 전혀 효과가 없었으나 낮은 농도의 BAP에서는 NAA의 효과가 강하게 나타나는 것을 알 수가 있었다. 또한 식물생장 조절물질이 전혀 첨가되지 않은 배지에서도 60개체 이상의 식물체가 분화되었다.
- 4-D 농도에 대한 약배양 반응은 작물에 따라 다르게 나타나는 것으로 생각된다. 같은 옥신류라 하 더라도 2, 4-D가 함유된 배지가 NAA가 함유된 배지보다 캘러스 형성에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. Kai 등 (1993)은 당근의 약배양에서 1.
- BAP 또는 NAA 농도가 낮아질수록 식물체 생산에 효과적이라는 것을 알 수가 있었으며 식물생장 조절물질이 전혀 첨가되지 않은 배지에서 캘러스를 배양하는 것이 기내에서 식물체 생산에 이상적이었다. 노랗고 부드러운 조직을 보이는 캘러스에서 식물체 분화율이 높게 나타났으며 약배양에 대한 반응은 계통간에 뚜렷한 차이를 보였다. 배지에 함유된 생장 조절 물질을 조절함으로써 약으로부터 캘러스를 유기하거나 식물체로 분화시킬 수 있었다.
- 배지에 함유된 생장 조절 물질을 조절함으로써 약으로부터 캘러스를 유기하거나 식물체로 분화시킬 수 있었다. 배양묘의 엽수에 관계없이 퍼얼라이트 배지에서 4주간 충분히 순화시킨 유식물체에서 포장 생존율이 100%로 가장 높았다. 지금까지의 연구결과 한 개의 캘러스에서 식물체를 대량으로 생산할 수 있었으며 이 약배양기법이 당근 품종육성에 이용될 것으로 전망된다.
- 기내에서 분화된 유식물체로부터 포장에 재식할 때까지 순화 방법을 확립하기 위하여 계통 75521로 본엽 2매 이하와 이상의 크기로 자란 유식물체를 배양토에 이식, 순화한 결과는 Table 4와 같다. 본엽 2매 이하의 유식물체의 경우 모든 처리에서 기내 순화 기간이 길어질수록 포장에서의 생존율이 감소하는 경향을 보였으나 4주간 배양실에서 순화를 거친 유식물체가 포장 생존율이 100%로 가장 높았다. 혼합배양토보다는 펄라이트 단용에서 포장의 생존율이 가장 높았으며 수분함량이 높은 피트모스에서는 유식물체가 거의 생존하지 못하였다 당근의 유묘 지상부의 환경은 습한 것이 좋지만 지하부는 너무 습하지 않는 것이 묘의 생육면에서 유리한 것으로 판단되었다.
- 그러나 Suh와 Park (1986)은 2, 4-D, NAA와 같은 옥신류의 단독처리나 BAP와 같은 사이토키닌류와의 혼용처리가 캘러스 유도에 효과적이라고 보고하였다. 약배양의 반응은 계통 간에 뚜렷한 차이를 보였으며 성적은 제시하지 않았지만 캘러스 형성률이 높은 계통에서의 캘러스는 생체중이 높고 증식 속도도 빠른 것으로 조사되었다. 따라서 당근 약배양시 캘러스 형성에 옥신에 대한 요구는 계통에 따라 차이가 있음을 알 수가 있었다.
- 캘러스의 형성과 식물체 분화에 있어서 각 계통 간에는 상당한 차이가 있었다. 이상의 결과로 볼 때, 약배양으로부터 식물생 장조절물질의 첨가 없이도 식물체를 분화시킬 수 있었으나 계통 간에는 큰 차이가 있는 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 많은 연구에서 보는 바와 같이 유전자형의 특성에 따른 차이라고 볼 수 있으며 (Chaudhury and Qu 2000; Dunwell et al.
- 이 발생된 배를 즉시 식물생장 조절물질이 전혀 들어 있지 않은 분화배지로 옮겨 약 2주 후부터 배에서 어린 신초와 뿌리가 발생하기 시작하였다. 일주일이 경과되면 유식물체는 2매 이상의 신초를 가진 크기로 자라는데 이들을 배양실에서 한 달간 순화과정을 거치면 기내 묘를 포장에서 순화시켜 재배하는데 큰 문제가 없는 것으로 나타났다. 약배양으로부터 배발생 및 식물체 분화를 유도하여 품종육성에 이용할 수 있는 가능성을 부각시켰으며 약배양기법의 확립이 당근의 품종 개발에 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 본엽 2매 이하의 유식물체의 경우 모든 처리에서 기내 순화 기간이 길어질수록 포장에서의 생존율이 감소하는 경향을 보였으나 4주간 배양실에서 순화를 거친 유식물체가 포장 생존율이 100%로 가장 높았다. 혼합배양토보다는 펄라이트 단용에서 포장의 생존율이 가장 높았으며 수분함량이 높은 피트모스에서는 유식물체가 거의 생존하지 못하였다 당근의 유묘 지상부의 환경은 습한 것이 좋지만 지하부는 너무 습하지 않는 것이 묘의 생육면에서 유리한 것으로 판단되었다. 본엽 2매 이상의 유식물체의 경우도 위와 유사한 경향을 보였다.
후속연구
- 일주일이 경과되면 유식물체는 2매 이상의 신초를 가진 크기로 자라는데 이들을 배양실에서 한 달간 순화과정을 거치면 기내 묘를 포장에서 순화시켜 재배하는데 큰 문제가 없는 것으로 나타났다. 약배양으로부터 배발생 및 식물체 분화를 유도하여 품종육성에 이용할 수 있는 가능성을 부각시켰으며 약배양기법의 확립이 당근의 품종 개발에 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
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